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研究背景

與交(jiao)通控制(zhi)室環境相關的(de)任(ren)務(wu)通常需(xu)要對來(lai)自多種設備的(de)不同信息(xi)源進行持續的(de)視覺(jue)評估(gu) – 包(bao)括來(lai)自安(an)裝高速公(gong)路上探頭(tou)的(de)監控畫面和諸如(ru)智(zhi)能手機和GPS追(zhui)蹤(zong)信息(xi)以及大量的(de)歷(li)史數據。在本研(yan)究中，英國伯(bo)明(ming)翰大學(xue)的(de)研(yan)究人員使(shi)用眼動追(zhui)蹤(zong)來(lai)調查操作員在執行一項標準(zhun)的(de)道路交(jiao)通控制(zhi)任(ren)務(wu)時(shi)的(de)行為差(cha)異。.

本研究是(shi)歐(ou)盟資助(zhu)(zhu)的(de) 的(de)一部(bu)分。SPEEDD項目的(de)目的(de)是(shi)為決策(ce)者，尤其是(shi)那些需要處理大量(liang)數據的(de)操作人員(yuan)開發新型的(de)智能決策(ce)輔助(zhu)(zhu)技術 。

研究目標

本(ben)研究的(de)(de)目(mu)標是找出操作(zuo)人員在(zai)(zai)處(chu)理(li)多信息(xi)源數據(ju)時的(de)(de)行為差異，從而(er)對(dui)操作(zuo)員在(zai)(zai)執行任務時對(dui)事件(jian)的(de)(de)響(xiang)應策略(lve)以(yi)及操作(zuo)員對(dui)這(zhe)些信息(xi)資(zi)源的(de)(de)使用方式。此外，本(ben)研究還考(kao)察了(le)頭(tou)動、視線轉換與他(ta)們相關的(de)(de)任務結(jie)構的(de)(de)相關性。

通過對注意模式的分析，研究人員將得到操作員在對可用信息的處理方式和對不同信息來源的相對重要性相關的洞察力。這些數據將被用于開發操作員的決策過程模型，以此對SPEEDD項目開發的屏幕設計進行評估。 

研究工具與方法

預(yu)測交通擁(yong)堵并作(zuo)出(chu)相應的(de)(de)決(jue)策使其得到(dao)緩解是研究(jiu)的(de)(de)主要主要目標(biao)。交通擁(yong)堵在(zai)發生前5-20分鐘被預(yu)測出(chu)來，相應的(de)(de)交通信號燈(deng)設置與限速(su)決(jue)策在(zai)30秒內完(wan)成。這(zhe)可通過將用于采集實時交通數據的(de)(de)多(duo)種傳(chuan)感器(qi)技(ji)術進(jin)行(xing)融合來實現。

諸如(ru)道路交通管理一類的(de)(de)(de)控(kong)制室任務需(xu)要(yao)持續的(de)(de)(de)視覺評估并作(zuo)(zuo)出(chu)干預決策。包括對廣泛(fan)信息(xi)源(yuan)的(de)(de)(de)監視和使(shi)用標(biao)準(zhun)的(de)(de)(de)操作(zuo)(zuo)流程對實時的(de)(de)(de)現場畫面作(zuo)(zuo)出(chu)相應(ying)的(de)(de)(de)反饋。

在本(ben)研究中，研究人員(yuan)使(shi)用了(le)Tobii Glasses眼動儀來研究三名操作員(yuan)對模(mo)擬(ni)的“路面(mian)交通事件(jian)”任務時的事件(jian)處理方法。該任務需要(yao)從多個顯示器上獲(huo)取并整合信息。控制室操作員(yuan)依靠“視覺(jue)取樣(yang)”來處理視覺(jue)信息，對目標區域的顯性(xing)注意順序由頭(tou)動和眼動來確認。視覺(jue)樣(yang)本(ben)通過眼動追蹤來量化(hua)。

操作員(yuan)配戴一副Tobii Glasses眼(yan)動(dong)儀來記(ji)錄(lu)他們(men)在(zai)屏幕上的(de)觀察位置。眼(yan)動(dong)數據被疊加在(zai)十個興趣區上，頭動(dong)方向的(de)數據通過視頻(pin)數據被自(zi)動(dong)計算出(chu)來。數據采集(ji)后，使用Matlab (MathWorks)進行(xing)后期的(de)分析(xi)。

在(zai)控制(zhi)室內，展現(xian)在(zai)操作員面(mian)前(qian)的(de)有五個(ge)計算機顯示器（見(jian)圖(tu)1），分別顯示事件記錄，交通網絡圖(tu)，當前(qian)控制(zhi)員負責的(de)中央(yang)監控實時畫(hua)面(mian)以(yi)及網絡和(he)其他信息的(de)畫(hua)面(mian)。控制(zhi)臺的(de)背(bei)景是一個(ge)4X4的(de)中央(yang)監控畫(hua)面(mian)矩陣和(he)一個(ge)可與控制(zhi)臺交互的(de)較小(xiao)的(de)中央(yang)監控畫(hua)面(mian)。控制(zhi)臺上還配有與設(she)施外的(de)相關人員通訊的(de)普通電腦周邊(bian)設(she)備和(he)電話(hua)/無線電。

一條記錄樣本

研究人員(yuan)(yuan)在(zai)采(cai)集(ji)完(wan)一名(ming)操(cao)作員(yuan)(yuan)的(de)(de)全部眼動數據后，可了解該操(cao)作員(yuan)(yuan)的(de)(de)視(shi)覺注意重點區域以(yi)及其轉移的(de)(de)方式，如下圖所(suo)示(shi)。很明顯，操(cao)作員(yuan)(yuan)在(zai)執行(xing)常規(gui)任(ren)務時(shi)，更傾向于觀察(cha)事件報告(gao)屏幕(mu)和道路網絡(luo)屏幕(mu)(熱點圖中(zhong)紅色區域部分(fen)) ，而(er)對中(zhong)央(yang)監控(kong)畫(hua)面的(de)(de)關注較(jiao)少(shao)(以(yi)及用于控(kong)制該攝(she)像頭角度的(de)(de)搖桿)。

圖2 – 熱點圖顯示出操作員的注意重點。

研究結論

研究(jiu)人員(yuan)(yuan)發現操作員(yuan)(yuan)會(hui)利用不同的(de)信息源完成(cheng)(cheng)同一(yi)個任(ren)務。操作員(yuan)(yuan)們對中央監控畫面的(de)觀(guan)察存(cun)在(zai)差異，由此造成(cheng)(cheng)了觀(guan)察模式的(de)偏(pian)好。多數情況下，操作員(yuan)(yuan)對目的(de)興趣區的(de)頭部和視(shi)線(xian)的(de)方向是一(yi)致(zhi)的(de)，而頭動對視(shi)線(xian)轉移(yi)的(de)輔助通(tong)常是因人而異的(de)。

研究結論表明除非強制的(de)觀察模(mo)式會致使(shi)操作員在(zai)不降低效率(lv)的(de)情況(kuang)下(xia)保持高度的(de)一致性，不同的(de)工作流(liu)程以及相應(ying)的(de)多種視覺采樣策略的(de)協調可(ke)能有助于控(kong)制室環境的(de)設計。 

將圖(tu)形分(fen)析法應用到社交分(fen)析的新(xin)領域中，研究人(ren)員得(de)到了(le)包含信息流程環(huan)境下的用于衡量(liang)、可視化注意力(li)行為的新(xin)指標。通過對這些注意模式的分(fen)析，分(fen)析人(ren)員得(de)到了(le)關(guan)于不同信息源(yuan)的相(xiang)對重要性與操作(zuo)員對這些信息源(yuan)處理方式的洞察力(li)。

本研究(jiu)的結論將為后(hou)續的決策(ce)模型(xing)開發(fa)和(he)新(xin)的道(dao)路交(jiao)通控(kong)制(zhi)交(jiao)互(hu)界面(mian)的設計(ji)以及操作(zuo)(zuo)流(liu)程(cheng)的規劃帶來幫助。眼動追蹤為他們的此(ci)類(lei)評估(gu)起到了關(guan)鍵作(zuo)(zuo)用。

為何使用眼動追蹤，為何選擇Tobii?

眼(yan)動追蹤是能夠直接對視覺(jue)(jue)(jue)信息采(cai)樣行(xing)為(wei)進(jin)行(xing)衡量和評估的(de)(de)(de)唯一(yi)方式。在(zai)道路交通控制(zhi)室，對視覺(jue)(jue)(jue)信息的(de)(de)(de)采(cai)樣觀(guan)察(cha)非常重(zhong)要，因為(wei)操(cao)作(zuo)員的(de)(de)(de)感知理解（他們的(de)(de)(de)“情境意識”）可能是由熟(shu)悉效應產(chan)(chan)生的(de)(de)(de)錯(cuo)覺(jue)(jue)(jue)。將眼(yan)動追蹤作(zuo)為(wei)工具應用(yong)到此(ci)類用(yong)戶(hu)界面的(de)(de)(de)研究(jiu)中，將為(wei)能夠改善預測與決策的(de)(de)(de)視覺(jue)(jue)(jue)采(cai)樣研究(jiu)產(chan)(chan)生極大的(de)(de)(de)促(cu)進(jin)作(zuo)用(yong)。

“我們之所以選擇Tobii Glasses眼動儀用來做控制室的現場研究是因為它很便攜，佩戴簡單且非常易用。IR標記器可以實現對環境相關元素的數據疊加，而被許多眼動追蹤研究人員所熟悉的Tobii Studio數據處理工具讓我們能夠進行快速的眼動和頭動行為的量化分析，這比基于眼動追蹤視頻的定性分析得到的細節信息要多得多。”

 Dr. Neil Cooke, Dr. Sandra Starke 和(he)Prof Chris Baber,

——伯明翰大(da)學電(dian)子(zi)電(dian)氣與系(xi)統工(gong)程學院